Temperatura: oltre l'idea di caldo e di freddo

Definizione, misura e strumenti

Sensazioni - Termometri a mercurio - Termocoppie - Salto termico - Equilibrio termico - DeltaT - Principio zero della termodinamica

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Partiamo da una domanda molto semplice: che cos'è la temperatura?

L'esperienza ci permette di distinguere tra un corpo caldo ed uno freddo.
Se osserviamo che un corpo è incandescente siamo in grado di affermare con sicurezza che esso risulta caldo. Se un corpo risulta coperto di ghiaccio o di brina in modo del tutto analogo siamo in grado di dire che esso è freddo.
Toccando con la mano siamo anche capaci di stabilire quale fra due corpi (composti dello stesso materiale) è più caldo o più freddo.

Che cos'è la temperatura

Mediante le nostre sensazioni possiamo quindi, in certe occasioni, parlare in maniera pertinente della quantità di energia termica posseduta da un corpo, anche senza eseguire misure.

Ma attenzione! La temperatura è qualcosa di diverso dal calore e dall'energia termica, sebbene sia in relazione a queste grandezze.
Tuttavia, talvolta, è necessario ricorrere ad una grandezza che oggettivizza la nostra idea intuitiva di caldo e freddo: la temperatura.
Assieme all'energia, la temperatura è la grandezza fondamentale della termodinamica.

Misura della temperatura

Mediante la misura della temperatura siamo sempre in grado di dire quando un corpo è più caldo o più freddo di un altro, senza dipendere dalle nostre sensazioni.
Per la misura della temperatura gli strumenti che si utilizzano sono i termometri.

Termometri

Il funzionamento di un termometro è basato sulla dilatazione che subisce un corpo quando viene riscaldato (termometri a mercurio, ad esempio) o sulla variazione dell'intensità di corrente che circola in un circuito elettrico (termometri a termocoppie, ad esempio).

Unità di misura della temperatura

Sostanzialmente quattro sono le unità di misura che vengono comunemente utilizzate per esprimere la temperatura:
- Kelvin (K),
- grado Celsius o centigrado (°C),
- grado Fahrenheit (°F),
- grado Rankine (R).

La scala kelvin e la scala rankine sono scale assolute di temperatura.

Temperatura e flusso di calore

La trasmissione del calore tra due corpi, uno più caldo ed uno più freddo, avviene proprio in funzione della differenza di temperatura (salto termico) esistente tra i due corpi, annullandosi del tutto quando essi risultano possedere la medesima temperatura (equilibrio termico).
Grazie alla differenza di temperatura (detta anche deltaT) è possibile avere, quindi, un flusso di energia termica tra due corpi: ad esso si dà il nome di calore.

Principio zero della termodinamica

Il principio zero della termodinamica permette di dare una definizione del concetto di temperatura. Tale principio in sostanza afferma che se due corpi sono in equilibrio termico allora essi sono caratterizzati dall'avere la stessa temperatura.